夏兵 王雪蓮

摘要：隨著建筑工程數(shù)量與規(guī)模的擴大，建筑業(yè)對能源的消耗也越來越大，若仍然按照傳統(tǒng)的理念來進行建筑設(shè)計，勢必會造成能源的浪費與環(huán)境的污染。面對如此嚴峻的形勢，如何降低能耗，減輕環(huán)境污染成為了一個重要的問題。被動式超低能耗建筑設(shè)計是以綠色節(jié)能為核心，服務(wù)于社會大眾，讓百姓體驗經(jīng)濟實惠的建筑產(chǎn)品，它符合我國的可持續(xù)發(fā)展理念。

關(guān)鍵詞：被動式超低能耗建筑;設(shè)計基礎(chǔ);應(yīng)用

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們愈發(fā)注重生活環(huán)境的改善和生存質(zhì)量的提升。但仍存在著能源短缺的問題，而我國是一個能源消耗大國，其中20%- 25%的能源都是建筑能耗。在這樣的情況下被動式超低能耗建筑的出現(xiàn)不僅滿足了建筑業(yè)發(fā)展的要求，也滿足了人們對建筑舒適度的要求，更滿足了環(huán)保的要求。故被動式設(shè)計以不同于主動設(shè)計的自然理念結(jié)合本地的發(fā)展因地制宜應(yīng)該得到更多的重視和研究。

一、被動式超低能耗建筑的相關(guān)知識簡介

（一）被動式超低能耗建筑的基本概念

被動式超低能耗建筑是指建筑能夠適應(yīng)氣候特征和自然條件，冬暖夏涼，不懼風(fēng)吹日曬，具有良好的透氣性和隔熱性，通風(fēng)良好，并應(yīng)用環(huán)保、可持續(xù)循環(huán)利用的建筑材料。其最突出的特點是可以用最小的能源消耗來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。與傳統(tǒng)建筑不同，被動式建筑不需要像傳統(tǒng)建筑一樣加熱或降溫，它是利用新型建筑材料在一定基礎(chǔ)上進行的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。

（二）被動式超低能耗建筑的設(shè)計原則

被動式超低能耗建筑在設(shè)計過程中遵循可持續(xù)發(fā)展、安全環(huán)保等原則進行設(shè)計。它在設(shè)計過程中以低能源消耗為設(shè)計目標，并在此基礎(chǔ)上和氣候、環(huán)境等外在條件實現(xiàn)完美搭配。在不同氣候區(qū)，設(shè)計師為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約能源、減輕消耗的目標，在進行設(shè)計前就先對現(xiàn)場以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件、自然條件等進行考察，并根據(jù)不同的地點、氣候等“因地制宜”進行合理規(guī)劃和設(shè)計。與此同時，設(shè)計者還要考慮建筑風(fēng)格，使建筑在兼具美感的基礎(chǔ)上實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。除此之外，設(shè)計師還要考慮建筑成本等預(yù)算，將預(yù)算控制在合理范圍之內(nèi)，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

二、被動式超低能耗建筑的意義

隨著我國經(jīng)濟和社會的不斷進步，人們的生活質(zhì)量也得到了提高，如果用傳統(tǒng)的建筑材料，不僅會造成資源浪費，而且不利于保護環(huán)境。被動式設(shè)計策略主要是建筑設(shè)計所采用合適朝向、蓄熱材料、遮陽裝置、自然通風(fēng)等，這些策略盡可能地被動接受或直接利用可再生能源。因此，如果運用被動式超低能耗建筑進行設(shè)計，不僅能夠節(jié)約能源，而且還有利于人體健康，更有助于保護環(huán)境，合理利用能源。同時，被動式超低能耗建筑的使用，也帶動了科技的進步，推動了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

三、被動式超低能耗建筑設(shè)計的基礎(chǔ)

（一）因地制宜

因地制宜是被動式超低能耗建筑設(shè)計的基礎(chǔ)之一，是指在設(shè)計的過程中，充分與當(dāng)?shù)貙嶋H環(huán)境相結(jié)合，而非刻意追求能耗控制。如德國慕尼黑的超低能耗建筑，強調(diào)利用當(dāng)?shù)氐貏萜教?、光照充足的特點降低電能消耗，利用太陽能作為補充。20世紀末期，羅馬尼亞曾嘗試模仿德國慕尼黑的思路進行被動式超低能耗建筑建設(shè)，但所選地區(qū)多山區(qū)、多霧，建設(shè)完成后，由于光照不足，太陽能設(shè)備難以發(fā)揮作用，設(shè)計實際上是失敗的。

（二）具備可實現(xiàn)性

可實現(xiàn)性，是指被動式超低能耗建筑的設(shè)計思路具有價值，且能夠在當(dāng)前條件下實現(xiàn)。美國學(xué)者曾于20世紀90年代提出“零能耗”計劃，該計劃內(nèi)，建筑中一切能源可以循環(huán)使用，外界只向建筑提供少量補充即可。當(dāng)時的美國學(xué)者維爾納（Werner）和威廉姆斯（Williams）以特斯拉（Tesla）的永動機為基礎(chǔ)，進行了設(shè)計嘗試，結(jié)果上看，建筑內(nèi)部熱能可在完全理想的環(huán)境下保存40～60%，以集熱板進行存儲，使用時集中釋放。但在實驗的過程中，一方面集熱板以高分子材料制備，耗費大量資金，另一方面由于建筑熱能存在持續(xù)散失的問題，實際得到存儲的只有16～22%，缺乏可實現(xiàn)性。

四、被動式超低能耗建筑設(shè)計的應(yīng)用

（一）自然能源利用設(shè)計

被動式超低能耗建筑設(shè)計的應(yīng)用主要體現(xiàn)在自然能源利用。早在20世紀70年代的德國，科學(xué)家已經(jīng)嘗試太陽能發(fā)電，經(jīng)過40年的技術(shù)發(fā)展，太陽能發(fā)電已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。在該框架下，建筑頂部的太陽能板可以進行光伏發(fā)電，將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并進行存儲，建筑內(nèi)部的用電通過儲能器提供，以降低對常規(guī)電能的需要。太陽能屬于潔凈能源，該設(shè)計幾乎零污染且能持續(xù)再生，因此得到了各國的廣泛重視，我國各地的多數(shù)被動式超低能耗建筑也采用該設(shè)計。

（二）保溫隔熱設(shè)計

對于一個被動式超低能耗建筑物而言，最重要的就是保溫隔熱方面的設(shè)計，只要把建筑物的保溫隔熱設(shè)計好了，就能節(jié)約大部分資源，所以，在設(shè)計時應(yīng)該最大程度的提高建筑物自身保溫隔熱性能。首先，外墻保溫設(shè)計時，選擇滿足被動式超低能耗建筑要求且綠色環(huán)保的保溫材料，既能保證人們舒適生活，又能節(jié)約資源。其次，外門窗設(shè)計時，要選擇能夠滿足被動式超低能耗建筑對其隔熱性、氣密性、隔聲性和水密性要求的產(chǎn)品，且外門窗與建筑結(jié)構(gòu)連接方式采用無熱巧設(shè)計。

（三）傳統(tǒng)能耗項目優(yōu)化設(shè)計

被動式超低能耗建筑的能耗項目實際上與傳統(tǒng)建筑十分類似，設(shè)計人員也會強調(diào)優(yōu)化傳統(tǒng)能耗項目，較為典型的如地道風(fēng)空調(diào)、閉路水循環(huán)空調(diào)等。閉路水循環(huán)空調(diào)是借助水循環(huán)進行室內(nèi)輔助降溫，能夠優(yōu)化傳統(tǒng)空調(diào)的耗電問題。該技術(shù)可應(yīng)用于大部分類型建筑中，在建筑頂部、兩層之間的夾層中，放置閉路水循環(huán)系統(tǒng)，啟動空調(diào)的同時，向閉路水循環(huán)系統(tǒng)提供少量動力，水開始在水管內(nèi)流動，持續(xù)吸收來自室內(nèi)的溫度，輔助進行降溫。我國廣東省等地的建筑目前較多采用該設(shè)計，其能耗較傳統(tǒng)空調(diào)略有降低，約為后者85～95%，一般室內(nèi)空間越大，降溫效果越理想。地道風(fēng)空調(diào)強調(diào)冷熱交換，在建筑下部放置連通室內(nèi)金屬管道，利用室內(nèi)溫度和地下溫度差異形成的壓差，進行空氣交換，當(dāng)室內(nèi)溫度較高時，地下冷空氣可進入室內(nèi)，當(dāng)室內(nèi)溫度較低時，地下熱空氣可進入室內(nèi)，輔助進行溫度調(diào)節(jié)。不過地道風(fēng)空調(diào)功能較差，只能降低5%左右的消耗，應(yīng)用范圍也不夠廣泛。

五、結(jié)語：

在新時期，建筑工程設(shè)計想要實現(xiàn)進一步的發(fā)展，一定要重視節(jié)能理念，要將綠色環(huán)保作為核心思想，主動引入被動式超低能耗建筑設(shè)計，實現(xiàn)建筑與自然的結(jié)合，解決建筑工程中粗放式設(shè)計造成的能源浪費問題，形成全面系統(tǒng)的節(jié)能發(fā)展理念。

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